DE3835427A1 - Verfahren zur erzeugung elektrischer energie und/oder heiz- und prozesswaerme - Google Patents
Verfahren zur erzeugung elektrischer energie und/oder heiz- und prozesswaermeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektri
scher Energie und/oder Reiz- und Prozeßwärme durch Nutzung
der Verbrennungswärme von fossilen, vor der Verbrennung in
einem indirekt beheizten Wirbelbetttrockner getrockneten
Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die an
fallenden Rauchgase im Wärmetausch mit Arbeitsmittel und
Verbrennungsluft auf ein Zwischentemperaturniveau abgekühlt,
entstaubt, ggf. von weiteren Schadstoffen befreit und dann
in die Atmosphäre abgegeben werden.
In Kraftwerken, in denen fossile Brennstoffe mit hohem
Feuchtegehalt, beispielsweise Rohbraunkohle mit einem Was
sergehalt von 50% und mehr, zum Einsatz kommen, muß ein er
heblicher Teil, nämlich bis zu 25%, des eingesetzten Brenn
stoffes für die Verdampfung des Wassers verwendet werden,
welches dann als Wasserdampf zusammen mit dem Rauchgas das
Kraftwerk verläßt. Verfahrensbedingt wird dabei die für die
Verdampfung benötigte Wärme in nachteiliger Weise auf unnö
tig hohem Temperaturniveau zur Verfügung gestellt.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Kraftwerke
ist daher bereits vorgeschlagen worden, den einzusetzenden
Brennstoff vor seiner Verbrennung in indirekt beheizten Wir
belbetttrocknern zu trocknen unter Verwendung des bei der
Trocknung anfallenden Brüdenstromes als Trägermedium für das
Wirbelbett. Bei derartigen Verfahren sind Nachteile darin zu
sehen, daß aufgrund der reinen Wasserdampfatmosphäre im
Trockner, d. h. also des hohen Wasserdampfpartialdruckes, die
für die Trocknung benötigte Wärme auf relativ hohem Tempera
turniveau zur Verfügung gestellt werden muß. Hinzu kommt ein
apparativer Aufwand mit verfahrenstypischen Anlagenteilen,
wie Brüdenreinigung, Brüdenverdichter, Brüdenkondensator und
Brüdenkondensataufbereitung, der auch bei enger Einbindung
in einen Kraftwerksprozeß nicht wesentlich abzubauen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß ohne
wesentliche Beeinträchtigung der Verfügbarkeit des Kraft
werksprozesses die Vortrocknung des eingesetzten Brennstof
fes mit möglichst geringem Energie- und Apparateaufwand
durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Trägermedium für den Wirbelbetttrockner ein Rauchgasteil
strom verwendet wird und daß das bei der Trocknung anfallen
de Gemisch aus Rauchgas- und Wasserdampf zumindest teilweise
nach vorheriger Entstaubung in den Hauptrauchgasstrom einge
leitet wird.
Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht ohne wesentlichen
Aufwand die energetisch günstige Integration einer Trocknung
des Brennstoffes in den vorhandenen Kraftwerksprozeß. Durch
die Verwendung eines Rauchgasteilstromes als Trägermedium
für das Wirbelbett des Trockners kann auf einfache Weise
dessen ansonsten als Abwärme abzugebende Restwärme für den
Trocknungsprozeß weiter genutzt werden. Darüber hinaus be
wirkt die Vermischung der im Trockner anfallenden Brüden mit
dem Rauchgas eine erhebliche Partialdruckabsenkung des Was
serdampfes, so daß die Trocknungswärme auf einem relativ
niedrigen Temperaturniveau zur Verfügung gestellt werden
kann. Als Heizmedium kann ein Niedrigtemperaturdampf, wie
z. B. abgearbeiteter Anzapfdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf
des Kraftwerkes, verwendet werden. Zur Einstellung
des jeweils optimalen Temperaturniveaus im Trockner kann der
Druck des als Heizmedium verwendeten Dampfes geregelt wer
den, beispielsweise durch Integration einer Gegendruckturbi
ne in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes oder einer
geregelten Entnahmekondensationsturbine.
Das im Wirbelbetttrockner anfallende Gemisch aus Rauchgas,
Wasserdampf und Feststoffpartikel wird entstaubt und dann
dem bereits entstaubten Hauptrauchgasstrom zugemischt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zumindest ein
Teil des im Trockner anfallenden Gemisches aus Rauchgas und
Wasserdampf in die Feuerung für die fossilen Brennstoffe
rückgeführt. Dadurch entfällt zum einen die sonst erforder
liche Entstaubung dieses Gasstromes und zum anderen kann der
Energieinhalt der mitgeführten Brennstoffpartikel auf einfa
che Weise im Kraftwerksprozeß mitgenutzt werden. Die in die
Feuerung einleitbare Gasmenge aus dem Wirbelbetttrockner
hängt ab sowohl von der Art der verwendeten Feuerung als
auch von dem jeweiligen Lastzustand des Kraftwerksprozesses.
Dabei ist zu erwarten, daß bei Einsatz der üblichen Schmelz
kammer-, Staub- oder Trockenstaubfeuerungen eine größere
Gasmenge rückgeführt werden kann als bei Einsatz einer auf
niedrigerem Temperaturniveau betriebenen statischen oder
zirkulierenden Wirbelbettfeuerung.
Die Verfügbarkeit des Kraftwerkes wird durch die vorge
schlagene Art der Trocknung kaum beeinträchtigt, da die
Hauptgaswege mit den üblichen Anlagenkomponenten nach wie
vor in bekannter Weise zur Verfügung stehen und durch die
vorgeschlagene Art der Trocknung des Brennstoffes nicht be
einflußt werden.
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Trocknung
einer als Brennstoff für einen Kraftwerksprozeß vorgesehenen
Braunkohle. Sie kann selbstverständlich auch auf andere fos
sile Brennstoffe mit hohem Wassergehalt angewandt werden.
Weitere Erläuterungen sind dem in der Figur schematisch dar
gestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Gemäß dem in der Figur schematisch dargestellten Kraftwerks
prozeß wird Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt bis zu 50%
und mehr über eine Leitung 1 zunächst einem Brecher oder ei
ner Mühle 2 und dann über Leitung 3 einem Wirbelbetttrockner
4 zugeführt und in diesem bis zu einem Restwassergehalt un
ter 20% getrocknet. Die getrocknete Braunkohle wird über
eine Leitung 5 abgezogen, erforderlichenfalls in eimer zwei
ten Kohlemühle 6 auf das für die Feuerung erforderliche
Kornband zerkleinert und dann über eine Leitung 7 in einen
Kraftwerkskessel 8 eingespeist und in diesem verbrannt. Die
benötigte Verbrennungsluft wird nach ihrer Vorwärmung im
Wärmetausch mit heißen Rauchgasen in einem Wärmetauscher 9
über eine Leitung 10 in den Kessel eingeleitet. Die in Kes
sel 8 anfallende Verbrennungswärme wird über Heizflächen 11
auf den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes mit Turbinen
stufen 12 und 13, einem Kondensator 15, einer Speisewasser
pumpe 16 und einem Generator 17 übertragen.
Die den Kraftwerkskessel 8 verlassenden Rauchgase werden zu
nächst im Wärmetauscher 9 auf eine Temperatur zwischen etwa
130 und 150°C abgekühlt und dann in einem Elektrofilter 18
mit einem Ascheaustrag 19 entstaubt.
Ein Teilstrom des entstaubten Rauchgases wird erfindungsge
mäß mittels eines Gebläses 20 als Trägergas für das Wirbel
bett dem Wirbelbetttrockner 4 zugeführt. Dabei wird die
Rauchgasteilstrommenge ausschließlich nach dem Bedarf des
Wirbeltrockners 4, z. B. mit dem Gebläse 20, geregelt bzw.
eingestellt. Zweckmäßigerweise ist der Trockner so ausge
legt, daß die auf dem niedrigsten Lastniveau des Kraftwerkes
anfallende Rauchgasmenge noch für den Betrieb des Wirbel
betttrockners ausreicht. Auf diese Weise kann der Wirbel
betttrockner unabhängig von dem jeweiligen Lastbereich des
Kraftwerkblockes gefahren werden.
Innerhalb des Wirbelbettes kühlt sich der Rauchgasteilstrom
im direkten Wärmetausch mit der zu trocknenden Braunkohle
auf die Bettemperatur von etwa 60°C ab und verläßt dann zu
sammen mit den anfallenden Brüden den Trockner 4 über eine
Leitung 21. Da das Gemisch aus Rauchgas und Brüden zwangs
läufig brennbare Bestandteile aus dem Wirbelbett des Trock
ners mitführt, wird ein Teilstrom über eine Leitung 28 un
mittelbar der Feuerung des Kessels 8 zugeführt. Das Volumen
dieses Teilstromes ist dabei abhängig von Vorgaben aus der
Kesselauslegung und dem Kesselbetrieb. Der Reststrom des Ge
misches aus Rauchgas und Brüden wird in einem Zyklon oder
Brüdenfilter 29 entstaubt und dann in die Leitung 27 des
Hauptrauchgasstromes eingespeist. In einem hier nur schema
tisch dargestellten Anlagenteil 30 wird das Rauchgas von
Schadstoffen, wie SO2 und gegebenenfalls NO x , befreit und
dann über eine Leitung 31 hier nicht dargestellten Einrich
tungen zur Ableitung in die Atmosphäre zugeführt.
Etwa 5-10% der Trocknungswärme wird dem Trockner 2 über
den Rauchgasteilstrom zugeführt. Die restlichen 90-95%
werden über ein Wärmetauschersystem 22 eingekoppelt. Hierzu
wird der Turbinenstufe 12 über eine Leitung 23 bereits wei
testgehend abgearbeiteter Anzapfdampf entnommen, im Wärme
tauschersystem 22 kondensiert und über eine Leitung 24 er
neut in den Dampf-Wasser-Kreislauf des Kraftwerkes einge
speist. Die aus der Turbinenstufe 12 verbleibende Dampfmenge
wird über eine Drosselklappe der zweiten Turbinenstufe 13
zugeleitet. Dabei kann über die Drosselklappe 14 der Druck
des über Leitung 23 abgezogenen Dampfes geregelt werden.
Die Verwendung von Rauchgas als Trägermedium für das Wirbel
bett bewirkt im Trockner eine Absenkung des Wasserdampfpar
tialdruckes auf bis zu 0,5 bar. Diese Partialdruckabsenkung
führt zu dem erheblichen Vorteil, daß bezogen auf den Was
serdampf die Trocknung praktisch im "Vakuum" und somit bei
besonders niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, mit der
Folge, daß der als Heizmedium eingesetzte Turbinenentnahme
dampf nahe dem kalten Ende der Turbine mit relativ geringen
Auswirkungen auf die Turbinenleistung entnommen werden
kann.
Nach einer weiteren, in der Figur gestrichelt eingezeichne
ten Variante des Verfahrens ist es auch ohne weiteres mög
lich, über einen Zwischenwärmeträgerkreislauf Restwärme des
Hauptrauchgasstromes dem Trocknungsprozeß zuzuführen. Hierzu
wird der Rauchgasstrom in einem Wärmetauscher 25 gegen einen
geeigneten Wärmeträger abgekühlt, der dann in einem weiteren
in dem Wirbelbett des Trockners 4 angeordneten Wärmetauscher
26 die aufgenommene Wärme an das zu trocknende Gut wieder
abgibt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder
Heiz- und Prozeßwärme durch Nutzung der Verbrennungswärme
von fossilen, vor der Verbrennung in einem indirekt be
heizten Wirbelbetttrockner getrockneten Brennstoffen,
insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die anfallenden
Rauchgase im Wärmetausch mit Arbeitsmitteln und Verbren
nungsluft auf ein Zwischentemperaturniveau abgekühlt,
entstaubt, ggf. von weiteren Schadstoffen befreit und
dann in die Atmosphäre abgegeben werden, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Trägermedium für den Wirbelbetttrockner
ein bereits entstaubter Rauchgasteilstrom verwendet wird
und daß das bei der Trocknung anfallende Gemisch aus
Rauchgas und Wasserdampf zumindest teilweise nach vorhe
riger Entstaubung in den Hauptrauchgasstrom eingeleitet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Teil des Gemisches aus Rauchgas und Wasser
dampf ohne vorherige Entstaubung der Feuerung für die
fossilen Brennstoffe zugeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der als Trägermedium verwendete Rauch
gasteilstrom regel- oder einstellbar ist in Abhängigkeit
von dem Bedarf des Wirbelbetttrockners.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die indirekte Beheizung des Wirbelbett
trockners zumindest teilweise mittels Niedrigtemperatur
dampf erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Druck des für die indirekte Beheizung des Wirbelbett
trockners verwendeten Dampfes regelbar ist.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die indirekte Beheizung des Wirbelbett
trockners in einer Gegendruckturbine entspannter Dampf
aus dem Kraftwerksprozeß verwendet wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die indirekte Beheizung des Wirbelbett
trockners weitgehend entspannter Dampf aus einer Entnahme
einer Kondensationsturbine oder einer Entnahmekondensa
tionsturbine verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dampfdruck an der Entnahmestelle durch ein Stell
glied, z. B. eine Drosselklappe im Weg des verbleibenden
Dampfstromes, geregelt oder eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß über einen Zwischenwärmeträgerkreislauf
Wärme aus dem verbleibenden Hauptrauchgasstrom in den
Wirbelbetttrockner eingekoppelt wird.
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=6365359
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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